Metodo RAMCODES para Suelos Compactados
Metodo RAMCODES para Suelos Compactados
Metodo RAMCODES para Suelos Compactados
RESUMEN. Este artículo presenta el método RAMCODES DSC para el diseño de suelos compactados que se basa en tres pilares
fundamentales, a saber: la curva de diseño, la pirámide de diseño, y los cuadrantes del QA/QC, último este que no es tratado en este
trabajo por razones de espacio). La pirámide de diseño es una construcción gráfica conceptual de tres niveles jerárquicos que permite
organizar los diferentes enfoques existentes para diseñar el suelo compactado y asociarlos al riesgo relativo, de mayor a menor,
tomando en cuenta la cantidad de información que el proyectista tiene del material. Básicamente existen dos enfoques para diseñar el
suelo compactado, el que usa el criterio de adecuación, basado en la calidad del suelo por clasificación, y el cumplimiento de un
grado mínimo de compactación (v.g. COVENIN 2000-87), y el enfoque que se basa en el desempeño (Fondonorma NTF 2000-
1:2009). RAMCODES DSC diseña el suelo en el nivel más alto de la pirámide empleando curvas de diseño, que son trazos que
relacionan el grado de compactación con la respuesta del suelo compactado, bajo condiciones de hidratación y sobrecarga constantes.
El método RAMCODES DSC tiene dos partes, una básica (con succión no controlada), que se presenta en este artículo, y otra
avanzada (para succión sí controlada), que se escribirá próximamente. En la parte básica se usa una técnica especial para generar
curvas de diseño a partir de ensayos de laboratorio que no controlan la succión como el CBR y triaxiales con carga monotónica o
cíclica. Se presentan ejemplos de cómo el diseño en el tercer nivel de la pirámide es mucho más ventajoso que el que se realiza en la
mayoría de las obras (COVENIN 2000-87), tanto en seguridad como en economía. Los diseños que se muestran en este artículo
están basados en la norma Fondonorma NTF 2000-1:2009, y los ensayos de CBR corresponden al estándar ASTM D 1883-07.
Curva de diseño
Por definición, una curva de diseño es la relación entre el grado
de compactación del suelo y la respuesta estudiada, bajo las
mismas condiciones de sobrecarga, hidratación y ensayo. Para
suelos con finos, el grado de compactación es típicamente
expresado como porcentaje de la densidad máxima seca del
FIG. 2 Pirámide de diseño RAMCODES.
ensayo Proctor. Mientras que para suelos limpios, el grado de
compactación se expresa mediante el concepto de densidad
El criterio de conformidad se refiere al hecho de que el material
relativa. de suelo debe cumplir con un mínimo de calidad basada en el
XX SEMINARIO VENEZOLANO DE GEOTECNIA - NOVIEMBRE 2012
cumplimiento que toma en cuenta la clasificación (i.e., requerimientos del proyecto. En el Nivel 3 de la pirámide de
gradación, plasticidad, dureza de las partículas gruesas), y que diseño de RAMCODES existen dos subniveles que dependen de
los lotes compactados deben tener un grado mínimo de si la succión es controlada o no durante los ensayos de
compactación referido al ensayo Proctor, típicamente 95%, o un laboratorio.
cierto valor mínimo de densidad relativa. Dado que el criterio de En el subnivel 3a la succión es controlada durante los ensayos
conformidad no está relacionado con el desempeño, no existe con un arreglo especial en una cámara triaxial. Un espécimen de
una forma racional de validar que el lote compactado estará suelo compactado puede ser ensayado manteniendo la succión
seguro, es decir, que cumple los requerimientos mínimos del constante en la condición «tal como se compactó» (i.e., sin
proyecto en cuanto a resistencia o permeabilidad, bajo cambio de succión), luego de una trayectoria de hidratación (i.e.,
particulares condiciones de hidratación y sobrecarga del cambio negativo de succión), luego de una trayectoria de secado
proyecto. Durante sus seminarios este autor acostumbra a llamar (i.e., cambio positivo de succión), o luego de un ciclo o ciclos de
a este nivel «La Receta». El criterio de receta debería ser hidratación y secado. También, este subnivel tiene las
utilizado solamente en proyectos civiles de relativamente poca condiciones apropiadas para estudiar el efecto de la hidratación
importancia debido que el nivel de riesgo es muy alto por el por inmersión en la respuesta del suelo compactado. El subnivel
desconocimiento del comportamiento del suelo. 3a es claramente el entorno ideal para obtener una curva de
Los criterios de desempeño, por el contrario, requieren que el diseño confiable, un suelo diseñado con el menor riesgo posible,
suelo compactado deba ser investigado, en laboratorio, campo o tomando en cuenta la cantidad de información que el diseñador
en ambos, para encontrar la relación entre el grado de podría tener del mejor modelaje del comportamiento del suelo.
compactación, una variable relativamente fácil de medir tanto en El subnivel 3a constituye la etapa avanzada del método
campo como en laboratorio, y la respuesta del suelo bajo las RAMCODES DSC, que se tratará en un artículo posterior.
particulares condiciones de hidratación y sobrecarga del proyecto En el subnivel 3b la succión no puede ser controlada debido a
civil. que los equipos de ensayo no son capaces de hacerlo. Los
El Nivel 2 de la pirámide de diseño especifica la calidad del equipos triaxiales con carga monotónica o cíclica, el ensayo
material de suelo al igual que en el criterio de conformidad, pero CBR, con carga monotónica o repetida, son típicos ejemplos de
requiere además que el suelo compactado exhiba en campo el ensayos en los que la succión no puede ser controlada. Sin
nivel requerido de respuesta. Existen dos alternativas para hacer embargo, si los especímenes son ensayados a la humedad de
esto, que son: ensayos de campo o ensayos de laboratorio. Los compactación y arreglados en forma de un experimento factorial
ensayos de campo se realizan directamente sobre el terraplén que permita evaluar la variación de la respuesta en un rango de
compactado; entre estos se pueden tener los ensayos de placa, contenidos de agua y energías de compactación para cubrir un
penetrómetro dinámico de cono, Humblodt GeoGauge, veleta de rango de grados de saturación típico entre 50 y 90%, se pueden
campo, dispositivos instalados en el tambor del rodillo para obtener varias curvas de diseño implementando una técnica
medir el balasto o módulo elástico del suelo basado en la especial de desarrollada por este autor. Esta técnica será
respuesta dinámica del suelo a la solicitación de compactación, explicada más adelante en este artículo. El subnivel 3b es una
entre otros. La verificación con ensayos de laboratorio puede ser aproximación del subnivel 3a para la condición «tal como se
llevada a cabo elaborando gráficos de contorno para la respuesta compactó», y constituye la etapa básica del método
deseada en el marco de humedad contra densidad seca. A estos RAMCODES DSC. El riesgo en este subnivel es el mismo que
gráficos se les conoce en RAMCODES como «mapas de cualquier enfoque para la condición «tal como se compactó», es
resistencia», y son obtenidos a partir de un experimento factorial decir, tomar como representativa la respuesta de un suelo con un
de laboratorio, tal como se describe en la Norma Venezolana grado de saturación en la condición de compactación sin
Fondonorma NTF 2000-1:2009 para construcción de carreteras. discriminar si viene de una trayectoria de hidratación o de
Con un mapa de resistencia, un proyectista puede establecer secado, o de un ciclo o ciclos de hidratación. En este subnivel
regiones de aceptación con todas las posibles combinaciones de también se puede estudiar el efecto de la inmersión en la
humedad y densidad que harían que el suelo tuviera una respuesta del suelo compactado, pero hay que cuidar de no sacar
respuesta igual o superior a la requerida. El riesgo en este nivel el espécimen de suelo del agua para dejarlo escurrir, como
es ciertamente menor que en el Nivel 1 dado que se evalúa la solicita por ejemplo el procedimiento ASTM D 1883-07 para el
resistencia que tiene el suelo en campo cuando se compacta. Pero ensayo CBR, pues esto aumentaría la succión de forma
el riesgo principal de este enfoque es que el suelo es diseñado y incontrolada, produciendo una resistencia más alta, no
verificado en campo para una condición de hidratación «tal como representativa del estado que se pretende emular. Para simular
se compactó». En consecuencia, si el suelo se humedece durante correctamente el efecto de la inmersión hay que hacer arreglos
su vida útil, por ejemplo, su resistencia podría disminuir especiales para ensayar el espécimen bajo agua (v.g., introducir
notablemente si el suelo es susceptible a hidratación, pudiendo cada espécimen de CBR en un recipiente lleno de agua donde
ocurrir una falla. Este enfoque es ideal para suelos limpios o permanecerá los 4 días, y luego de esto colocar el recipiente en la
poco susceptibles a la hidratación. prensa universal para realizar el ensayo de penetración).
El Nivel 3 también considera la calidad del material de suelo
como en el Nivel 1, pero requiere también que el suelo presente Diseñando en el subnivel 3b
la respuesta deseada bajo las particulares condiciones de Diseñar en el subnivel 3b de la pirámide de diseño requiere tres
hidratación y sobrecarga del proyecto. Por definición, la única pasos, a saber: 1) elaborar un experimento factorial y analizar sus
forma de conseguir esto es a través de una curva de diseño; de resultados para obtener un gráfico de contorno o mapa de
modo que en este nivel se diseña el suelo primero obteniendo resistencias, 2) Producir un grupo de curvas de diseño para
una curva de diseño y luego usándola para establecer el grado diversos grados de saturación (conocido como «espectro de
mínimo de compactación necesario para satisfacer los curvas de diseño») intersectando el mapa de resistencias con
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diversas curvas de saturación, y 3) diseñar el suelo, es decir, confinamiento, la velocidad y tipo de carga, se mantienen
establecer el grado mínimo de compactación necesario para que constantes. Dado que ni el ensayo Proctor, ni el compactador
el suelo presente la respuesta que el proyecto requiere, bajo sus giratorio son capaces de compactar el material de suelo a un
particulares condiciones de hidratación y sobrecarga. nivel de densidad preestablecido, se utilizan típicamente tres
En general, son tres las respuestas más recurridas cuando se va a niveles diferentes de energía de compactación. En el ensayo
diseñar un suelo compactado; estas son: la resistencia (carreteras, Proctor (ASTM D 1557) se utilizan las energías de 12, 25 y 56
rellenos estructurales), la permeabilidad (corazones golpes/capa, utilizando un martillo de 5.5 kg y molde de 15 cm
impermeables de presas) o la densidad (bermas de contrapeso). de diámetro. Los contenidos de agua son diferentes para cada
De todas estas la resistencia es la más frecuentemente recurrida, nivel de energía y arreglados de una manera que favorezca la
aunque en proyectos complejos pueden requerirse una obtención de estados con grados de saturación en el rango de 50
determinada combinación de ellas. En lo que resta de este a 90%. Un número mínimo de quince tratamientos o
artículo se utilizará la respuesta de resistencia para el suelo. Sin combinaciones de contenido de agua y energía de compactación
embargo, lo descrito podría ser aplicado de igual forma a la son necesarios para producir un mapa de resistencias confiable,
permeabilidad, y en las aplicaciones con densidad no hace falta con base en la experiencia de más de diez años trabajando con
este análisis. suelos desde gravas hasta arcillas. Es importante hacer notar que
cada espécimen es ensayado con el mismo nivel de
confinamiento o sobrecarga. Los mapas de resistencia son
gráficos de contorno de la respuesta del suelo desarrollados
utilizando un software especial a partir de los datos del
experimento factorial, es decir, contenido de agua (eje x),
densidad seca (eje y), y respuesta (v.g., CBR, deformación
permanente, módulo elástico).
APLICACIONES
REFERENCIAS